PKPM計算分析高級篇(下)(結構師必備技能，果斷分享)

定義

位移比即樓層豎向構件的最大水平位移與平均水平位移的比值。層間位移比即樓層豎向構件的最大層間位移角與平均層間位移角的比值。

最大水平位移：墻頂、柱頂節(jié)點的最大水平位移。平均水平位移：墻頂、柱頂節(jié)點的最大水平位移與最小水平位移之和除2。

層間位移角：墻、柱層間位移與層高的比值。最大層間位移角：墻、柱層間位移角的最大值。平均層間位移角：墻、柱層間位移角的最大值與最小值之和除2。

作用

1)保證主體結構基本處于彈性受力狀態(tài)，避免混凝土墻柱出現裂縫，控制樓面梁板的裂縫數量，寬度。

2)保證填充墻,隔墻,幕墻等非結構構件的完好，避免產生明顯的損壞。

規(guī)范

位移比可以控制結構平面規(guī)則性，以免形成扭轉，見10抗規(guī)3.4.2，10版高規(guī)3.4.5和3.7.3。




位移比不滿足情況下的簡便調整方法1、程序調整SATWE程序不能實現。

2、人工調整只能通過人工調整改變結構平面布置，減小結構剛心與形心的偏心距;可利用程序的節(jié)點搜索功能在SATWE的“分析結果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構件編號簡圖”中快速找到位移最大的節(jié)點，加強該節(jié)點對應的墻、柱等構件的剛度;也可找出位移最小的節(jié)點削弱其剛度;直到位移比滿足要求。

電算結果的判別與調整具體要點

PKPM軟件中的SATWE程序對每一樓層計算并輸出最大水平位移、最大層間位移角、平均水平位移、平均層間位移角及相應的比值，詳位移輸出文件WDISP.OUT。

但對于計算結果的判讀,應注意以下幾點：1)若位移比(層間位移比)超過1.2，則需要在總信息參數設置中考慮雙向地震作用;

2)驗算位移比需要考慮偶然偏心作用，驗算層間位移角則不需要考慮偶然偏心;

3)驗算位移比應選擇強制剛性樓板假定，但當凸凹不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時，應采用符合樓板平面內實際剛度變化的計算模型，當平面不對稱時尚應計及扭轉影響;

4)最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設下的控制參數;

5)因為高層建筑在水平力作用下,幾乎都會產生扭轉,故樓層最大位移一般都發(fā)生在結構單元的邊角部位。

周期比

定義

側向剛度與扭轉剛度之間的一種相對關系。

作用

主要為控制結構扭轉效應，減小扭轉對結構產生的不利影響。周期比不滿足要求，說明結構的扭轉剛度相對于側移剛度較小，結構扭轉效應過大。

規(guī)范

10版高規(guī)3.4.5與5.1.13


周期比不滿足情況下的簡便調整方法

1、程序調整SATWE程序不能實現。

2、人工調整只能通過人工調整改變結構布置，提高結構的扭轉剛度;總的調整原則是加強結構外圍墻、柱或梁的剛度，適當削弱結構中間墻、柱的剛度。

當第一振型為扭轉時，說明結構的扭轉剛度相對于其兩個主軸(一般都靠近X軸和Y軸)方向的側移剛度過小，此時宜沿兩主軸適當加強結構外圍的剛度，并適當削弱結構內部的剛度。

當第二振型為扭轉時，說明結構沿兩個主軸方向的側移剛度相差較大，結構的扭轉剛度相對其中一主軸(側移剛度較小方向)的側移剛度是合理的;但相對于另一主軸(側移剛度較大方向)的側移剛度則過小，此時宜適當加強結構外圍(主要是沿側移剛度較大方向)的剛度，并適當削弱結構內部沿側移剛度較大方向的剛度。

1)最有效原則： 削弱內部剛度，增強周邊剛度，盡量周邊均勻對稱連續(xù);2)有較大凹入的部位加拉梁;3)看看位移，將位移大的地方加拉梁，或者加大梁截面，加厚板;4)增加外圍梁截面，特別加強角部，和抗震墻部位的梁截面。

電算結果的判別與調整具體要點

1)計算結果詳周期、地震力與振型輸出文件(WZQ.OUT)。因SATWE電算結果中未直接給出周期比，故對于通常的規(guī)則單塔樓結構，需人工按如下步驟驗算周期比：

a)根據各振型的兩個平動系數和一個扭轉系數(三者之和等于1)判別各振型分別是扭轉為主的振型(也稱扭振振型，扭轉系數大于0.5)，還是平動為主的振型(也稱側振振型，扭轉系數小于等于0.5)。

b)周期最長的扭振振型對應的是第一扭振周期Tt，周期最長的側振振型對應的是第一側振周期T1。

c)計算Tt / T1，看是否超過0.9(0.85)。

對于多塔結構周期比，應該將多塔結構分成多個單塔，按多個結構分別計算、分別驗算(注意不是在同一結構中定義多塔，而是按塔分成多個結構)。

2)在高層結構設計中，使得扭轉振型不應靠前，以減小震害。

3)振型分解反應譜法分析計算周期，地震力時，還應注意兩個問題，即計算模型的選擇與振型數的確定。

4)周期比控制不是在要求結構足夠結實，而是在要求結構承載布局的合理性。

5)扭轉周期控制及調整難度較大，要查出問題關鍵所在，采取相應措施，才能有效解決問題。

a)扭轉周期大小只與樓層抗扭剛度有關;

b)剪力墻全部按照同一主軸兩向正交布置時，較易滿足;周邊墻與核心筒墻成斜交布置時要注意檢查是否滿足;

c)當不滿足周期限制時，若層位移角控制潛力較大，宜減小結構豎向構件剛度，增大平動周期;

d)當不滿足周期限制時，且層位移角控制潛力不大，應檢查是否存在扭轉剛度特別小的層，若存在應加強該層的抗扭剛度;

e)當不滿足扭轉周期限制，且層位移角控制潛力不大，各層抗扭剛度無突變，說明核心筒平面尺度與結構總高度之比偏小，應加大核心筒平面尺寸或加大核心筒外墻厚，增大核心筒的抗扭剛度。

f)當計算中發(fā)現扭轉為第一振型，應設法在建筑物周圍布置剪力墻。

剛重比

定義

結構的側向剛度與重力荷載設計值之比稱為剛重比。

作用

影響重力二階效應的主要參數，且重力二階效應隨著結構剛重比的降低呈雙曲線關系增加。主要為控制結構的穩(wěn)定性，避免結構在風載或地震力的作用下整體失穩(wěn)。

規(guī)范

見10版高規(guī)5.4.1和5.4.4。


剛重比不滿足情況下的簡便調整方法

1、程序調整SATWE程序不能實現。

2、人工調整1)對于剪切型的框架結構，當剛重比大于10 時，則結構重力二階效應可控制在20%以內，結構的穩(wěn)定已經具有一定的安全儲備;當剛重比大于20 時，對結構的影響已經很小,可以不考慮重力二階效應。

2)對于彎剪型的剪力墻結構、框剪結構、筒體結構，當剛重比大于1.4 時，結構能夠保持整體穩(wěn)定;當剛重比大于2.7 時，導致的內力和位移增量僅在5%左右，可以不考慮重力二階效應。

3)若結構剛重比(Ejd/GH2)>1.4，則滿足整體穩(wěn)定條件，SATWE 輸出結果參WMASS.OUT。

4) 高層建筑的高寬比滿足限值時，可不進行穩(wěn)定驗算，否則應進行。

5)當高層建筑的穩(wěn)定不滿足上述規(guī)定時，應調整并增大結構的側向剛度。

電算結果的判別與調整具體要點

1)對于剪切型的框架結構，當剛重比大于10 時，則結構重力二階效應可控制在20%以內，結構的穩(wěn)定已經具有一定的安全儲備;當剛重比大于20 時，對結構的影響已經很小,可以不考慮重力二階效應。

2)對于彎剪型的剪力墻結構、框剪結構、筒體結構，當剛重比大于1.4 時，結構能夠保持整體穩(wěn)定;當剛重比大于2.7 時，導致的內力和位移增量僅在5%左右，可以不考慮重力二階效應。

3)若結構剛重比(Ejd/GH2)>1.4，則滿足整體穩(wěn)定條件，SATWE 輸出結果參WMASS.OUT。

4) 高層建筑的高寬比滿足限值時，可不進行穩(wěn)定驗算，否則應進行。

5)當高層建筑的穩(wěn)定不滿足上述規(guī)定時，應調整并增大結構的側向剛度。

層間受剪承載力比

定義

指在所考慮的水平地震作用方向上，該層全部柱、剪力墻、斜撐的受剪承載力之和。

作用

控制豎向不規(guī)則性，以免豎向樓層受剪承載力突變形成薄弱層。

規(guī)范

見10抗規(guī)3.4.2， 10版高規(guī)3.5.3;對于形成的薄弱層應按 10版高規(guī)3.5.8予以加強。

層間受剪承載力比不滿足情況下的簡便調整方法

1、程序調整在SATWE的“調整信息”中的“指定薄弱層個數”中填入該樓層層號，將該樓層強制定義為薄弱層，SATWE按10版高規(guī)3.5.8將該樓層地震剪力放大1.25倍。

2、人工調整

如果還需人工干預，可適當提高本層構件強度(如增大配筋、提高混凝土強度或加大截面)以提高本層墻、柱等抗側力構件的承載力，或適當降低上部相關樓層墻、柱等抗側力構件的承載力。

如果結構豎向較規(guī)則，第一次試算時可只建一個結構標準層，待結構的周期比、位移比、剪重比、剛度比等滿足之后再添加其它標準層;這樣可以減少建模過程中的重復修改，加快建模速度。